490连杆铣工艺定位面夹具及专用机床设计

1、本科毕业（设计）论文题 目 490 连杆铳工艺定位面夹具及专用机床设计学 院工业制造学院专业 机械设计制造及其自动化学生姓名 唐伟学号 201010111122 年级 2010 级指导教师 张跃华 职称副教授2014年4月30日成都学院学士学位论文（设计）论文声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含获得成都学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表 示谢意。学生签名：年 月 日关

2、于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解成都学院有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权成都 学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）学生签名：成都学院学士学位论文（设计）490连杆铳工艺定位面夹具及专用机床设计专业：机械设计制造及其自动化学 号：2010101111122学生：唐伟指导教师：张跃华摘要：在机械加工工艺中，不同的夹具、机床都会带来不同的误差，而连杆的加工要求的精度等级 较高，并且连杆的加工精

3、度直接影响柴油机的性能，本论文是结合目前实际生产中，通用夹具、机 床不能满足大批量生产连杆的生产要求，用其装夹和加工工件时效率低、劳动强度大、加工质量不 高，而且往往需要增加额外工序，本论文为铳连杆工艺定位面设计其专用夹具和专用机床。在设计 过程中，通过前期对数据计算处理，根据实际加工需要，为其设计了专用夹具，和选择适合加工需 求的组合部件，构成其专用机床，从而保证其加工部位的尺寸精度，表面粗糙度，以及定位加紧方 式等技术要求。最终达到提高连杆产品质量，降低劳动强度，同时进行大批量生产，以此降低成本。 目前国内外汽车行业发展突飞猛进，连杆作为汽车发动机中的主要传动机构之一，为其设计相关工 序的

4、专用夹具及机床显得至关重要，在生产过程中具有很大的意义。关键词：连杆；铳削；专用机床；设计成都学院学士学位论文（设计）490 Conn ecti ng Rod Milli ng Process Locat ing Surface Fixtureand Special Mach ine Desig nSpecialty:Mecha nical Desig n and Manu facturi ngStude nt Number:201010111122and their Automatio nStude nt:Ta ng WeiSupervisor:Zha ng YuehuaAbstract :

5、 In machining process,different jig and machine will bring different error.The connecting rod,whose precision directly affects the performanee of diesel engine requires higher accuracy level of process in g.This paper con siders that, in actual producti on,uni versal fixture,machi ne tool can not me

6、et the requireme nt of the mass product ion of connecting rod producti on.Con sideri ng the low efficie ncy of clamp ing and mach inin g,poor process ing quality,a nd some other additi onal process,this paper desig ns its special fixture for locat ing.ln comb in ati on with data process ing and the

7、actual process ing n eeds,we desig n the special fixture, choose suitable comb in ati on of comp onents in process ing to con stitute the special mach ine tool, so as to en sure the dime nsional accuracy of the mach ining parts, surface rough ness, and the way of positioning to technical requirement

8、s , in the design process Against the background of automobile in dustry develop ing by leaps and bounds at home and abroad,desig ning special fixture and mach ine tool for releva nt process of conn ect ing rod which is one of the main drivi ng mecha nism of automobile engine is critical in the proc

9、ess of product ion of great sig ni fica nee.Key words: conn ect ing rod; mill;special machi ne tools; desig n成都学院学士学位论文（设计）绪论11. 研究的目的与意义 12. 国内外研究现状和发展趋势 13. 主要研究内容21连杆铳工艺定位面专用夹具设计 31.1 概述31.1.2 机床夹具的分类 31.1.3 机床夹具的组成 41.2 机床夹具设计的基本要求和一般步骤 41.2.1 对专用夹具的基本要求 41.2.2 专用夹具设计步骤 51.3 分析原始资料51.4 拟定专用夹具机构方

10、案 71.4.1 拟定定位以及夹紧方案 71.4.2 拟定夹紧方案 71.5 选择、设计定位装置的结构，确定主要尺寸并计算定位误差 81.6 选择、设计夹紧装置并验算夹紧力 81.6.1 选择、设计夹紧装置的结构 81.6.2 验算夹紧力81.7 确定对刀装置91.8 确定其他装置结构并完成夹具总体设计 91.9 拟定夹具总图的主要技术要求 91.9.1 夹具总图上应标注的主要尺寸 101.9.2 主要技术条件 101.10 绘制总装配图 102专用机床设计112.1 组合机床概述 11成都学院学士学位论文（设计）2.2 专用机床设计基本内容 11221 被加工零件分析 11222 机床结构的

11、确定 122.3 本专用组合机床的特点:122.4 切削用量的确定 122.4.1 切削用量选择的特点 122.4.2 切削用量选择的方法 13243 刀具的选择132.4.4 切削用量的确定132.4.5 计算切削功率132.5 各部件的选型142.5.1 选择传动装置 142.5.2 选择铳削头142.5.3 选择工作台152.5.4 选择立柱162.5.5 选择侧底座162.6 绘制“三图一-” 162.6.1 被加工零件工序图 172.6.2 加工示意图182.6.3 机床联系尺寸总图 192.6.4 机床生产率计算卡 193 结论22参考文献24致谢25II成都学院学士学位论文(设计

12、)绪论1. 研究的目的与意义近年来，随着汽车工业的不断发展，人们对汽车的需求量不断加大，因此也带动了 汽车发动机的旺盛需求。作为发动机的五大部件之一，可以说发动机制造商对连杆的生 产质量和生产效率提出了更高的期望和要求。当然，提高其生产化程度不光要依靠先进 的生产设备和熟练的操作工人，还应该为整个生产过程编制一个科学合理、高效可行的 工艺流程，并且要配置好适当的夹具和其专用机床以辅助产品生产。为发动机连杆体编制合理的工艺规程是规定该产品加工工艺过程和操作方法等的 工艺文件，是一切有关生产人员都应该严格执行、认真贯彻的纪律性文件。在发动机连杆生产过程中，对大小头端面进行加工时需要利用铣床设备。此

13、时，需 要设计合理的铣床夹具和专用机床，用以安装并加工对象，使之占有正确的加工位置和 合理的加工方式。专用夹具和专用机床在保证工件加工质量，改善劳动条件和降低成本 等方面有着极其显著的经济效益。具体到生产中它发挥着如下作用：(1) 提高劳动生产率和降低加工成本。采用专用机床后，不仅省去了划线、找正等 辅助时间，简化工件的装夹工作。而且当采用较先进的夹紧装置后，还可进一步加快夹 紧速度。(2) 可以保证工件的加工质量，采用其夹具后，工件上各有关表面的相互位置精度 是由夹具保证的，可降低对操作者的技术水平要求。(3) 改善工人劳动条件，降低工人的体力劳动强度，保证生产安全。2. 国内外研究现状和发

14、展趋势从毛坯的制造角度来看，面对现代社会对发动机连杆工艺水平提出的要求，材料研 发方面的研究一直在深入进行着。一方面，在原来的调制钢的基础上，简化加工工序和 提高强韧性；另一方面，又注意开发质量轻、强度高、降低成本的新材料；还有很多研 究人员在开发质量轻、强度高的复合材料。工艺设计以保证质量稳定、生产可靠为原则。有的生产线基本上由半自动单机组成， 只有螺栓孔的加工和称重去重采用了自动线。在设备选型上，立足国内，力求经济合理,除半精镗、精镗大小头孔引进德国 EX-CELL-0公司的精密镗床外，其余设备均为国内制1成都学院学士学位论文（设计）中国连杆产业发展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结

15、构不合理、产业集 中于劳动力密集型产品；技术密集型产品明显落后于发达工业国家；生产要素决定性作 用正在削弱；产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大；企业 总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等。在吸取国内外连杆加工经验的基础上，开始采用诸多新型设备，形成了自己的工艺 特点。如连杆外部平面的加工采用五台大行程、单溜板、转台式立式拉床，大小头毛坯 孔的粗加工，采用两台大刚性双面八轴镗床，切断采用双面卧式圆盘铣床，螺栓孔部分 的粗、精加工采用一工位托盘式自动线；带止口斜结合面的加工采用一台卧式大拉床, 平衡去重部分采用电子天平八工位称重去重自动线。机床的设计力求高精度、大

16、刚性、 大流量冷却、自动排屑、机外换刀，电气上采用程控、监控系统等。3. 主要研究内容本次毕业设计主要研究两大部分内容：首先是为连杆体的机械加工过程进行工艺规 程编制，在此过程中，通过对连杆的受力情况和结构分析，以及对连杆的主要技术要求 和生产纲领的计算和研究，设计出锻造毛坯的尺寸，而后通过计算和查表的方法对设计 的工艺过程安排进行细化，合理的确定每一步工序的工序尺寸、对机床和刀具的选择以 及切削用量。进而编制出一套合理可行的工艺规程。其次是对铣床夹具和专用机床的设 计，通过毕业设计要求我们可以知道此类连杆的加工属于大批生产，常用夹具和机床无 法满足其生产要求，因此采用的大多数是专用夹具和专用

17、机床。在对连杆工艺定位面的 夹具和机床设计过程中除满足相应的技术要求外，应尽可能的选择标准件和常用件，这 样不但缩短夹具和机床的制造过程，减少了制造的成本还可以方便日后的维护。成都学院学士学位论文(设计)1连杆铣工艺定位面专用夹具设计1.1 概述在机械制造的机械加工、检验、装配、焊接和热处理等冷热工艺过程中，使用着大 量的夹具，用于安装加工对象，使之占有正确的位置，以保证零件和产品的质量，并提 高生产效率。1.1.1 夹具的作用(1) 保证加工精度，稳定加工质量由于采用专用机床夹具安装工件，可以准确地确定工件相对刀具和机床切削成形运 动的相互位置。所以，加工精度易于保证，不受或少受各种主观因素

18、的影响，可以稳定 加工质量。(2) 提高劳动生产率，降低加工成本采用机床夹具安装，可使工件夹紧牢靠，有利于采用较大切削用量，减少机动时间 以达到提咼生产率。由于采用与生产规模相适应的夹具，使产品质量稳定，废品大大减少，劳动生产率 提高，可使用低等级工人等，皆可大大降低加工成本。(3) 扩大机床工艺范围，实现“一机多能”在批量不大的生产条件下，工件的种类和规格多，而机床品种和数量却有限。采用 机床夹具，可使机床“一机多能”。(4) 减轻劳动强度，保证安全生产。使用专用夹具安装工件，定位方便、迅速，夹具又可采用增力、机动等装置，因此 可以减轻工人的劳动强度。根据加工条件，还可以设计防护装置，确保操

19、作者安全。(5) 在流水线生产中，便于平衡生产节拍。工艺过程中，当某些工序所需工序时间特别长时，可以采用多工位或高效夹具等以 提高生产效率，使节拍平衡。1.1.2 机床夹具的分类(1) 通用夹具：通用夹具是指已标准化，且有较大适用范围的夹具。(2) 专用夹具：专用夹具是指根据零件机械加工工艺过程中的某一工序而专门设 计的成都学院学士学位论文（设计）（3）可调整夹具：可调整夹具是在加工完一种工件后，经过调整或更换个别元件， 即可加工形状相似，尺寸和加工工艺相近的多种工件。（4）专门化拼装夹具：这类夹具是针对某工序加工要求，由事先制造好的通用性 较强的标准元件和部件拼装而成。（5） 自动化生产用夹

20、具：自动化生产用夹具是专门用于自动线和数控机床2。1.1.3 机床夹具的组成（1）定位元件或夹定位装置定位元件或定位装置是指用于确定工件在夹具中正确位置的元件或部件。（2）夹紧元件或夹紧装置夹紧元件或夹紧装置是指用于夹紧工件，使其在外力作用下仍能保持其既定位置 的元件或部件。（3）对刀、引导元件对刀、引导元件是指用于确定、引导刀具与夹具定位元件互相位置的元件。（4）连接元件连接元件是指用于保证夹具与机床间相互位置的元件。（5）夹具体夹具体是指用于连接夹具各组成部分，使之成为一个整体的基础件。（6）其他元件及装置根据工件加工要求，有些夹具除上述组成部分外，还需要设置其他元件或装置。1.2 机床夹

21、具设计的基本要求和一般步骤1.2.1 对专用夹具的基本要求（1）保证工件的加工精度专用夹具应有合理的定位方案，标注合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的 精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。（2）提高生产效率应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具，以缩短辅助时间，提高 生产效率。（3）工艺性好专用夹具的结构应简单、合理，便于加工、装配、检验和维修。（4）使用性好成都学院学士学位论文（设计）专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑结构叫1.2.2 专用夹具设计步骤122.1 明确设计任务与收集设计资料夹具设计的第一步是在已知生产纲领的前提下， 研究

22、被加工零件的零件图、工序图、 工艺规程和设计任务书，对工件进行工艺分析。其内容主要是了解工件的结构特点、材 料；确定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基准和夹紧表面及所用的机床、 刀具、量具等。1.2.2.2 拟订夹具结构方案与绘制夹具草图（1）确定工件的定位方案，设计定位装置。（2）确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。（3）确定对刀或导向方案，设计对刀或导向装置。（4）确定夹具与机床的连接方式，设计连接元件及安装基面。（5）确定和设计其它装置及元件的结构形式。如分度装置、预定位装置及吊装元 件等。（6）确定夹具体的结构形式及夹具在机床上的安装方式。1.2.2.3 绘制夹具草图，并标注尺

23、寸、公差及技术要求（1）进行必要的分析计算工件的加工精度较高时，应进行工件加工精度分析。有动力装置的夹具，需计算夹 紧力。当有几种夹具方案时，可进行经济分析，选用经济效益较高的方案。（2）审查方案与改进设计夹具草图画出后，应征求有关人员的意见，并送有关部门审查，然后根据根据他们 的意见对夹具方案作进一步修改。（3）绘制夹具装配总图夹具的总装配图应按国家制图标准绘制。绘图比例尽量采用1:1。主视图按夹具面对操作者的方向绘制。总图应把夹具的工作原理、个种装置的结构及其相互关系表达清 楚。1.3 分析原始资料设计过程分述如下：成都学院学士学位论文(设计)图1-1 连杆零件图如丈TH関0M&槻

24、镰砂*新WttWHZ 3. 眞觀鲜肝由曲检民 琢諮站总 讥 犒 科码 椚*晦辭 楝.靳MW靖側脑跑Mil綁血 轧赴41坷也 稱砒 <»-事& 她卿辎坤咖i礦阿 对神*和吕啊f 料 W 丸于乩爾廿閒醐畔須棚雁,媲 tSIUH 网上CH白曲亚腑 E札wth如.昇射£低妙比jtn.酬心摘啊砂H?B-HJW/it6fc*4fllk HWf 沁甲g屮齣砂瞬劑kn洲*如側耀*twtf 札tw怙mu上图为某柴油发动机连杆的零件图，毛坯材料为45钢锻造，其主要加工要求如下:(1)连杆大头的圆孔直径为 61H6(0o.019)mm，粗糙度为Ra-Oim；(2)小头的圆孔直径为3

25、3oO.O25mm ；(3) 两端面与大头空轴心线的垂直度公差为 0.08mm，粗糙度要求为Ra = 6.3" m ；(4) 两孔的中心距离为175 0.05mm；要求设计工序23铣连杆工艺定位面的专用夹具。从工序卡可知：本工序加工之前小头孔已经加工完毕。本工序的加工要求如下：要在连杆侧斜面上铣工艺定位面，达到该加工后的平面与小头孔中心的尺寸为 71.5；3mm,与小圆头孔中 心的垂直距离为120.5；.3mm。总的来说，对该平面的加工要求不高 。本工序采用的是？80mm的可转位端面铣刀安装在专用机床上，一套夹具装夹四件工件，由参考文献确定切削用量：a3mm,a0.1mm,n =75

26、0r/min, Vf =375m/min成都学院学士学位论文（设计）I*工步由工£菱0主«11|r/w)fl 1 目AIn巾1胡(nm/r)* M f £Mn)"工片A 41齟玄埶If750ia?10.31OFA 0号t r 4申椒日鄴 tAlHMJt妊"tfl号螯*日剧* f f. t i m #it M图1-2 加工工序卡1.4 拟定专用夹具机构方案1.4.1 拟定定位以及夹紧方案从分析被加工工件的零件图可以得知，使用所设计夹具加工工件后，要求保证加工 表面的技术要求有：被加工表面的垂直度，与小头孔中心的垂直距离等。因此，该工件 的定位要限

27、制五个自由度。根据工件的结构和工序的安排，采用以下定位方案：以连杆小头孔 33o°-025 m m、大平面和连杆外侧作为定位基准，工艺凸台使用球面 支承圆盘，连杆小头使用圆柱长定位销，这样就限制了连杆的五个自由度；1.4.2 拟定夹紧方案由于加工表面的特殊性，加工零件必须倾斜放置，而不能采用水平放置，铣刀在切 削时，切削力主要在铣刀旋转的切线方向上，所以加工时，让铣刀平面与工件被加工面 保持平行，从工件的一侧垂直加工到另外一侧，这样才能保证铣刀在切削工件时产生的 切削力主要集中于垂直于连杆的侧面，因此，连杆的夹紧力方向也主要在切削力方向。 实现这种夹紧的结构比较简单，并具有良好的性能

28、。成都学院学士学位论文（设计）1.5 选择、设计定位装置的结构，确定主要尺寸并计算定位误差根据定位基准的特点以及全面考虑夹紧方式，定位元件在夹具体上的安装等问题，大平面定位采用夹具体上的一个大平面安装一个圆形凸台，连杆小头孔定位则采用长圆柱定位销，在连杆外侧采用螺钉定位，固定螺钉与圆形凸台中心的距离，使工件放置后 工件的小头孔与大端面中心呈 45°。工件的夹紧采用压板竖直放置，压板为音叉状，刚 好能够压住连杆的大头斜口位置，用 M20的螺栓来实现固定，然后通过液压缸的推力进 行夹紧。为了节约成本，夹具主体的材料，使用 HT200通过铸造加工，压板则使用45钢。定位误差的计算影响工序尺

29、寸71.5；3mm，l20.5：3mm的定位误差，由于设计基准和定位基准重 合，所以定位基准为0,只用考虑位置误差。 d/3> w时，说明该定位方法符合加工要求，不会产生加工误差。由于定位销的尺寸为直径33mm小头孔的尺寸为 33mm00'025，公差为0.025mm 经过计算可得0.3/3=0.1mm>0.025mm综上所述，该定位方案符合加工要求，方案合理。1.6 选择、设计夹紧装置并验算夹紧力1.6.1 选择、设计夹紧装置的结构由于是大批量生产，本着减轻操作工人的劳动强度、夹具不宜复杂的要求，因此采用气动或者液压夹紧的方式，在本设计中采用液压夹紧。根据加工零件的要求，

30、将M20的双头螺柱安装在夹具体上面，工件放在夹具体后，盖上压板，并通过液压缸产生的推 力，将工件夹紧。1.6.2 验算夹紧力由参考文献可知，面铣刀在铣削平面是的铣削力的计算公式为：1 .060.881.30.90_0.18P =11500 apafDaen z（ 1-1）已知：ap 二 3mm，af 二 0.1mm， D 二 80mm，ae 二 30mm，n = 750r/min，z = 5代入数据得：成都学院学士学位论文（设计）P = 11500 3106 0.10.88 80 -3 30Q90750-18 5 = 502.88N(1-2)取u =0.3,k =2，因此，夹紧力为:k F 2

31、 502.88 Fk u由参考文献，选取的液压缸型号为：0.3=35254N(1-3)WY1FD132D14H100B,其部分参数:缸径32mm、活塞杆直径16mm、推力11.26KN，经计算:Ft =11.26KN 0.8 = 9KN_Fk =3525.4N =3.525KN9。由力学知识可知，夹具的夹紧力能够满足工件加工时的夹紧要求1.7 确定对刀装置根据工件加工要求表面形状和加工要求，本夹具由国家标准JB/T 8031.1-1999选择圆形对刀块，对刀时要垫以塞尺来对刀，对刀结构可以按照现在夹具设计手册标 准JB/T 8031.4-1999来选取，其基本尺寸及偏差为2：.014mm。所选

32、的对刀块平面与 工件被加工平面相对应（间距等于塞尺厚度），并把对刀块安装在夹具体上。1.8 确定其他装置结构并完成夹具总体设计对于夹具主体，由于切削的不连续，容易产生冲击和振动，作为基础件的夹具主体， 强度和刚度要足够。并且要根据被加工工件的尺寸、前面已经确定了的各元件布置情况、 夹具在机床上的安装以及夹具体毛坯的制造方法等因素来确定其结构尺寸。本夹具考虑到刚度问题，采用加筋板的结构，采用灰铸铁HT200铸造，有关的结构尺寸参照确定，由于本工序的切削力只有3525N,不是很大，有关的尺寸宜采用小一些的推荐值，结构 注意了壁厚的均匀性以及便于铸造和机械加工。在设计夹具体时，还应注意到夹具体的底座

33、与机床的连接，本次设计的工作台为液 压滑台，采用螺栓与定位销相结合的连接方式，将夹具主体与机床连接。至此完成了夹具结构的总体设计，初步得到了夹具结构草图。1.9 拟定夹具总图的主要技术要求由参考文献10知其主要技术要求，这里包括夹具总体的主要尺寸及技术条件。主要 尺寸是指决定夹具精度和使用的那些尺寸；而主要技术要求条件通常是指夹具上某些表成都学院学士学位论文（设计）面的形位公差要求和其他一些特殊技术说明1.9.1 夹具总图上应标注的主要尺寸（1）夹具的轮廓尺寸：长 x宽x高=476x450x330mm（2） 长圆柱销与夹具主体下端面的配合尺寸270Xmm,（3） 夹具主体下端面与对刀块的位置尺

34、寸为194眾mm,（4）对刀块塞尺厚度为2；.014mm。1.9.2 主要技术条件（1 ）夹具主体大平面与连杆大端面定位基准面的平面度要求为0.1mm（2） 长圆柱定位销轴线与大平面的垂直度公差为0.1mm（3） 对刀块的工作表面与夹具主体的安装面的平行度和垂直度公差为0.07mm1.10 绘制总装配图结合上述计算和设计，画出夹具装配图如下：图1-3 夹具装配图10成都学院学士学位论文(设计)2专用机床设计2.1 组合机床概述根据工件加工的需要，以独立的通用部件为基础，配以部分专用部件组成的专用 专用组合机床，称之为专用组合机床。它适用于小批、大批、大量生产企业，多用于 加工量大的大、中型箱体

35、和箱体类工件，完成钻孔、扩孔、车端面和凸台、在孔内镗 各种形状槽，以及铣削平面和成形面。通用部件是组成专用组合机床的基础。用来实现机床切削和进给运动的通用部件， 如单轴工艺切削头、传动装置、动力箱、进给滑台等为动力部件。用以安装动力部件的 通用部件如侧底座、立柱、立柱底座等称为支承部件。必要的时候，还可以部分或全部进行改装，以组成适应新加工要求的新设备。这就 是说专用组合机床的特点：(1) 专用组合机床由7090%勺通用部件组成，可以缩短设计和制造周期。而且在需专 用组合机床有重新改造的优越性，其通用部件可以多次重复利用。(2) 专用组合机床是按具体加工对象专门设计的，可以按最佳工艺方案进行加

36、工。(3) 在专用组合机床上可以同时从几个方向采用多把刀具对几个工件进行加工，是实 现集中工序，提高生产效率的最好途径。(4) 专用组合机床是在工件一次装夹下用多轴实现多孔同时加工，有利于保证各孔相 互之间的精度要求，提高产品质量；减少了工件工序间的搬运，改善了劳动条件；减 少了占地面积。(5) 由于专用组合机床大多数零、部件是同类的通用部件，简化了机床的维护和修理。(6) 专用组合机床的通用部件可以组织专门工厂集中生产，有利于提高产品质量和技 术水平，降低制造成本m。2.2 专用机床设计基本内容2.2.1 被加工零件分析被加工零件：汽车柴油机连杆材料：40cr硬度：HB223-280年产量：

37、320000件加工部位：工艺定位面加工要求：工艺定位面表面粗糙度被加工到 12.5 Jm，工艺定位面到小头孔中心的11成都学院学士学位论文(设计)垂直距离为120.5；3mm。2.2.2 机床结构的确定根据被加工零件加工要求：铣工艺定位面，选择立式专用铣床。被加工零件置于移 动工作台上，铣刀、铣削头置于工作台上端。机床结构：(1) 动力部件动力部件是用于传递动力，实现工作运动的通用部件。它为刀具提供主运动和进给运动，是组合机床及其自动线的主要通用部件。它包括动力滑台、动力箱、具有各种工艺性能的动力头等。(2) 支承部件支承部件是用于安装动力部件、输送部件等的通用部件。它包括侧座、 中间底座、立

38、柱、立柱底座和支架等。它是组合机床的基础部件，机床上各种部件之间 的相对位置精度。机床的刚度等主要依靠它来保证。(3) 辅助部件 辅助部件包括定位、夹紧、润滑、冷却、排削以及自动线的清洗机等 各种辅助装置12。因此在本次设计中，选用的部件有：一个液压滑台，一个液压滑台侧底座，一个立 柱，一个立柱侧底座，一个铣削头，一个动力箱，一个专用夹具，及其相关辅助部件。2.3 本专用组合机床的特点：(1) 结构牢固，(2) 刚性好，(3) 单位工作效率高，(4) 精确度好，(5) 操作简便，(6) 强力铣削。2.4 切削用量的确定在专用组合机床工艺方案确定过程中，工艺方法和关键工序的切削用量选择是十分 重

39、要。切削用量选择是否合理，对专用组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机 床的结构形式及工作可靠性均有较大的影响13。2.4.1 切削用量选择的特点(1) 本专用组合机床长采用一刀多刃同时切削，为尽量减少换刀时间和刀具的消耗，保证机床的生产率及经济效果，选用的切削用量比普通机床单刀加工时低30%左右.(2) 本专用组合机床用动力滑台来带动夹具体的进给。因此与刀具的每分钟进给量12成都学院学士学位论文(设计)相同，即等于滑台的工进速度。242 切削用量选择的方法(1) 应尽量作到合理使用刀具，充分发挥其使用性能。(2) 刀具切削用量选择应考虑刀具的使用寿命。243 刀具的选择由参考文献查得 根

40、据被加工平面14X 6m 为小平面，以及被加工零件材料为Cr40,故选择硬质合金可转位面铣刀。规格：80 齿数：52.4.4 切削用量的确定根据：(1)铣刀种类：硬质合金可转位面铣刀(2) 被加工零件材料：Cr40(3) 工序：粗铣由参考文献5查得：(1) 铣削深度：25mm取3mm(2) 铣削速度v: 188m/mm(3) 每齿走刀量：0.05 0.3mm/z，取 0.1 mm/z转速：n=vX 1000/ 二 D=188X 1000/3.14 X 80=745r/min(2-1 )圆整为：n=750 r/min每分钟进给量：Vf =f X n=5X 0.1 X 750=375mm/min(

41、2-2)2.4.5 计算切削功率根据：每分钟进给量：Vf =375mm/mi n铣削深度：3mm铣削深度：a p=3mm铣削宽度：ae=30mm每齿进给量：f z=0.1mm/z由参考文献呵查表得: 成都学院学士学位论文（设计）Pc =2.40kw由于功率损耗，取 =0.85，得：P动力二 240 =2.82KW（ 2-3）0.852.5 各部件的选型2.5.1选择传动装置根据：p动力=2.82KW,选取传动装置1NG32其参数如下网：表2-1传动装置参数传动装置型号主电机功率转速范围（r/min ）配套主轴部件1NG324kw50016001TX322.5.2 选择铣削头根据传动装置功率：P

42、电机=4kw，以及刀盘直径：.一 =80mm选取铣削头1TX32 （有滑套）b1L1dL2b2d1hL3320500?128.57160280M1216080成都学院学士学位论文（设计）图2-2铳削头联系尺寸 再根据铣削头查得尾置式齿轮传动铣削头联系尺寸表2-3铳削头联系尺寸BBiB2LLiL2L3HH1H2H3cd320280316500160315435160225.3530325125?142.5.3 选择工作台根据被加工要求，即铣工艺定位面，铣刀在加工过程中不移动，故选择移动工作台。 由移动工作台在加工过程中，实现工进和快退。根据被加工零件尺寸:被加工平面14X 6mr，i与小头孔中心

43、垂直距离为 120.5mm移动工作台的宽度W=400mm铣削宽度：ae=30mm夹具底座宽600mm,移动工作台的行程为400-1000mm选移动工作台，型号：1HY40液压滑台冋。Li图2-3移动工作台to.?15成都学院学士学位论文（设计）表2-4移动工作台尺寸WHSLiL2BiB2da + b400320400800124035540014402.5.4 选择立柱立柱用于立式专用组合铣床，其上面安装铣削头、动力箱等部件，彼此间相连接时用键或锥销定位。立柱的高度应与铣刀到夹具的位置相适应，因此结合实际，选取1CL25立柱14。立柱高度为2175mm宽度为320mm长度为800mm2.5.5

44、 选择侧底座侧底座分为立柱侧底座和滑台侧底座。立柱侧底座用于立式专用组合铣床，其上面 安装立柱，立柱侧底座的长度应与立柱相适应。而滑台侧底座上面安装液压滑台、铣削 台等部件，滑台侧底座的长度应与滑台相适应，侧面与立柱侧底座相连接时用键或锥销 定位。由此选出相适应的侧底座型号：立柱侧底座：1CL25lMf；滑台侧底座：1CC40l14。2.6 绘制“三图一 ”绘制专用组合机床“三图一卡”，就是针对具体零件，在选定的工艺结构方案的基 础上，进行专用组合机床总体方案设计。其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示 意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡等。16成都学院学士学位论文(设计)2.6.1被

45、加工零件工序图图2-4被加工零件工序图说明：(1) 在此道工序前，上一道工序为粗铣该图中的大小圆孔端面。(2) 在此工序中，把大圆孔端面做为定位基准面，侧面用下圆盘限制其自由度；小 圆头孔用长圆柱销定位并限制其自由度，连杆左侧用螺钉定位并限制其自由度，即采用 一面两销定位。(3) 本工序把工艺定位面与小圆头孔中心的垂直距离尺寸加工至120.5；3m m,表面粗糙度被加工到Ra = 12.5"m17成都学院学士学位论文（设计）262加工示意图图2-5加工示意图说明：（1）切削功率：P=2.82kw（2）切削速度：V=187mm/mi n（3）铣削深度：a=3mm（4）每分钟进给量：V=

46、375mm/min（5）转速：n=750r/min18成都学院学士学位论文（设计）263机床联系尺寸总图说明：（1）铣削动力由上端立式动力箱提供，（2）被加工零件的工进和快退由移动工作台提供，（3）机床装料高度为972mm国家标准为850m叶1060mm符合国家标准。2.6.4机床生产率计算卡根据加工示意图所确定的工作循环及切削用量等，就可以计算机床生产率并编制生 产率计算卡。生产率计算卡是反映机床生产节拍或实际生产率和切削用量、动作时间、 生产纲领及负载率等关系的技术文件。它是用户验收机床生产效率的重要依据。（1）理想生产率Q:60理想生产率Q （单位为件/h ）是指所设计机床每小时理论可生

47、产的零件数量。则:(2-4)式中T单-生产一个零件所需时间（min）,由于本次设计的夹具为同时加工四个零件，故可按下式计算15:19成都学院学士学位论文（设计）1./ LiL2,、/ L快进+ L快退，、（25 ）T单=一（t切t辅（-t停厂（t移 t装）（2-5）4Vf1 Vf2Vfk式中L-、L2-分别为刀具第I、第U工作进给长度，单位为mmL1 =230mm在此工序中只有一次工进，故 L2=0mmV-、V2 -分别为刀具第I、第U工作进给量，单位为 mm/min% =375mm/min在此工序中只有一次工进，故 V2 =0mmt停 当加工沉孔、止孔、锪窝、倒角、光整表面时，滑台在死挡铁上

48、的停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转510转所需要的时间，单位为min；转速：n=64r/min,故停刀时间t停=1sL快进、L快进-分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为 mm;L快进=0mm L快退=230mmVk 动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取56m/mi n；用液压动力部件时取310m/min；在此机床中采用液压动力部件，Vk =5m/mi n。t移 直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般取 0.1min ；此工序中取t移=0min。t装卸 工件装、卸（包括定位或撤消定位、夹紧或松开、清理基面或切削及吊运工件等）时间。它取决于装卸自动化程度、工件重量大

49、小、装卸是否方便及工人的熟练程度。 通常取0.31.5min。此工序中，夹具的装夹为液压装夹，故需要的时间较短，取t装卸=0.51min。所有数据代入式（2-5），得：T单=0.33min把T单=0.33min代入式（2-4），得：Q=180（件/h ）（2）机床负荷率负：在本次机床设计中，机床复杂度不高，主轴数低于15,所以机床负荷率 负取0.90。20成都学院学士学位论文（设计）（3）实际生产率QQQ =180 0.90 =162 （件/h）（2-6）本次加工为大批量生产，其年生产纲领为A （包括备品及废品率），由此求出其最低要求生产率Qi'，它与全年工时总数tk有关，一般情况下，

50、单班制tk取2350h,两班制tk 取4600h,这里取单班制，则:Qi(2-7)A = 320000 =136(件 /h)tk 2350因此:Qi _ Qi由此可以得到：本次设计符合实际生产要求。21成都学院学士学位论文（设计）3结论随着毕业答辩时间的渐渐临近，我的毕业设计也接近尾声。在本次毕业设计中，我在张老师的指导下，运用大学四年来所学的知识完成了本次设计。通过对汽车490连杆铣工艺定位面夹具及专用机床的设计，使我获益匪浅。通过对汽车490连杆铣工艺定位面夹具及专业机床的设计，使我对零件的：1）工艺分析，2）专用夹具的结构设计，3）切削用量的选择，4）专用机床的结构分析，5）专用机床配置形式的分析，6）组合机床的总体设计， 有了更加深刻的理解。重点是关于专用夹具和专用机床的设计的方法及其步骤：（1）、定位方案：主要确定工件的定位基准及定位基面； 工件的六点定位原则； 定位元件的选用等。（2）、对刀装置：由于本设计主要设计的是铣连杆工艺定位面夹具，所以必须 考虑